基本介紹
內容簡介,目錄,
內容簡介
船舶原理是研究船舶航行性能的一門科學，其中包括：（1）浮性———艦船在一定裝載情況下浮於一定水面的能力。（2）穩性———在外力作用下，艦船發生傾斜而不致傾覆，當外力的作用消失後，仍能回復到原來平衡位置的能力。（3）不沉性———當船體破損，海水進入艙室時，艦船仍能保持一定的浮性和穩性而不致沉沒或傾覆的能力。（4）快速性———艦艇在一定排水量和主機功率條件下，能達到較高的靜水直線航速的能力。通常包括船舶阻力和船舶推進兩個部分，前者研究艦船航行時所遭受的阻力，後者研究克服阻力的推進器及其與船體之間的相互協調一致。（5）適航性（耐波性）———艦船在風浪海況下航行時的運動性能。主要研究艦船的橫搖、縱搖及升沉等習慣上統稱為搖擺的運動。（6）操縱性───艦船在航行中按照駕駛者的意圖保持既定航向的能力（航向穩定性）或是根據駕駛人員要求改變航行方向的能力（迴轉性）。
船舶操縱性包括航向穩定性和迴轉性兩部分內容。船舶原理通常分為艦船靜力學和艦船動力學兩大部分：前者以流體靜力學為基礎，研究艦船在不同條件下的浮性、穩性及不沉性等；後者以流體動力學為基礎，研究船舶的阻力、推進、搖擺及操縱等問題。艦船阻力和推進主要研究艦船在等速直線航行時的性能，屬於流體動力學中的定常問題。在艦船靜力學這門課程中，主要討論艦船的浮性、初穩性、大傾角穩性及不沉性等，此外還包括艦船縱向下水問題的計算。艦船縱向下水問題本身是一個動力過程，動力過程分析處理要涉及艦船下水速度、加速度和水動力計算等複雜內容。對艦船下水做靜力分析雖然不完善但簡單，並且對下水的安全性在工程上已能夠得到較準確的近似解答。判斷艦船是否具有合理的浮態和穩性，在艦船相應的規範中有一定的量化指標。了解規範中對艦船靜力性能指標和計算方法也是靜力學的重要內容之一。
隨著計算機學科的發展，計算手段和方法也隨之提高和發展，目前已有許多艦船靜力性能計算程式與軟體被開發出來，其界面更為友好，操作更為方便。艦船靜力性能的原理與計算方法依然是艦船的設計、建造、驗收和維修的基礎。因此，艦船靜力學是艦船與海洋結構物設計製造專業的一門重要基礎課程。
目錄
第1章 船體幾何形狀1
1.1 三個基本投影面1
1.2 主尺度3
1.3 船形係數與主尺度比5
1.3.1 船形係數5
1.3.2 主尺度比7
1.4 型線圖8
1.4.1 三組剖面和基本型線8
1.4.2 型線圖的組成9
1.4.3 型值表9
1.5 潛艇外形與主尺度11
1.5.1 潛艇主尺度、艇型係數11
1.5.2 潛艇型線圖14
思考題18
第2章 浮性19
2.1 艦船浮態19
2.1.1 坐標系20
2.1.2 艦船浮態表示法20
2.2 艦船平衡條件及平衡方程式22
2.2.1 艦船平衡條件22
2.2.2 平衡方程23
2.3 艦船重量和重心的計算25
1.1 三個基本投影面1
1.2 主尺度3
1.3 船形係數與主尺度比5
1.3.1 船形係數5
1.3.2 主尺度比7
1.4 型線圖8
1.4.1 三組剖面和基本型線8
1.4.2 型線圖的組成9
1.4.3 型值表9
1.5 潛艇外形與主尺度11
1.5.1 潛艇主尺度、艇型係數11
1.5.2 潛艇型線圖14
思考題18
第2章 浮性19
2.1 艦船浮態19
2.1.1 坐標系20
2.1.2 艦船浮態表示法20
2.2 艦船平衡條件及平衡方程式22
2.2.1 艦船平衡條件22
2.2.2 平衡方程23
2.3 艦船重量和重心的計算25
2.3.1 計算重量和重心坐標的一般公式25
2.3.2 增減載荷時新的重量和重心計算公式25
2.3.3 移動載荷時重心位置的改變26
2.3.4 艦船載重狀態的區分———排水量的分類27
2.3.5 艦船重量和重心的計算28
2.3.2 增減載荷時新的重量和重心計算公式25
2.3.3 移動載荷時重心位置的改變26
2.3.4 艦船載重狀態的區分———排水量的分類27
2.3.5 艦船重量和重心的計算28
2.4 儲備浮力及載重標誌30
2.4.1 儲備浮力30
2.4.2 載重標誌30
2.4.3 潛艇的吃水標誌31
思考題32
第3章 初穩性33
3.1 概述34
3.1.1 穩性的定義34
3.1.2 穩性的幾點說明35
3.2 等體積傾斜與等體積傾斜軸36
3.2.1 等體積傾斜水線36
3.2.2 浮心的移動38
3.2.3 穩心及穩心半徑39
3.3 初穩性公式40
2.4.1 儲備浮力30
2.4.2 載重標誌30
2.4.3 潛艇的吃水標誌31
思考題32
第3章 初穩性33
3.1 概述34
3.1.1 穩性的定義34
3.1.2 穩性的幾點說明35
3.2 等體積傾斜與等體積傾斜軸36
3.2.1 等體積傾斜水線36
3.2.2 浮心的移動38
3.2.3 穩心及穩心半徑39
3.3 初穩性公式40
3.3.1 艦船平衡位置穩定性判斷40
3.3.2 初穩性公式41
3.3.3 關於初穩性公式的說明42
3.4 艦船浮性與初穩性曲線圖譜介紹46
3.4.1 艦船靜水力曲線圖46
3.4.2 艦船邦戎曲線和費爾索夫圖譜48
3.4.3 費爾索夫圖譜50
3.5 縱傾狀態下艦船初穩性高的計算51
思考題53
第4章 艦艇浮性、初穩性曲線與圖譜（計算） 54
4.1 船體近似計算方法55
4.1.1 梯形法55
4.1.2 辛浦生法56
4.1.3 切比雪夫法60
4.1.4 樣條函式法62
4.1.5 提高計算精度措施65
4.2 艦船靜水力曲線的計算68
4.2.1 水線元計算68
4.2.2 體積元計算71
4.2.3 靜水力曲線繪製及有關問題72
4.3 邦戎曲線的計算73
4.3.1 邦戎曲線的計算73
3.3.2 初穩性公式41
3.3.3 關於初穩性公式的說明42
3.4 艦船浮性與初穩性曲線圖譜介紹46
3.4.1 艦船靜水力曲線圖46
3.4.2 艦船邦戎曲線和費爾索夫圖譜48
3.4.3 費爾索夫圖譜50
3.5 縱傾狀態下艦船初穩性高的計算51
思考題53
第4章 艦艇浮性、初穩性曲線與圖譜（計算） 54
4.1 船體近似計算方法55
4.1.1 梯形法55
4.1.2 辛浦生法56
4.1.3 切比雪夫法60
4.1.4 樣條函式法62
4.1.5 提高計算精度措施65
4.2 艦船靜水力曲線的計算68
4.2.1 水線元計算68
4.2.2 體積元計算71
4.2.3 靜水力曲線繪製及有關問題72
4.3 邦戎曲線的計算73
4.3.1 邦戎曲線的計算73
4.3.2 邦戎曲線繪製74
4.4 費爾索夫圖譜計算75
思考題77
第5章 初穩性套用78
5.1 小量載荷的移動對艦船浮態及初穩性的影響79
5.1.1 載荷的鉛垂移動79
5.1.2 載荷的水平橫向移動80
5.1.3 載荷的水平縱向移動82
5.1.4 載荷的任意移動84
5.2 裝卸載荷對艦船浮態及初穩性的影響86
5.2.1 裝卸小量載荷對艦船浮態和初穩性的影響86
5.2.2 裝卸大量載荷對艦船浮態和初穩性的影響90
5.3 懸掛載荷對艦船浮態及初穩性的影響92
5.4 自由液面對艦船初穩性的影響93
5.5 進出塢與擱淺96
5.5.1 進塢時艦船承受的最大反作用力和初穩性96
5.5.2 擱淺時艦船承受的最大反作用力和初穩性97
5.6 傾斜試驗99
5.6.1 傾斜試驗的原理99
5.6.2 試驗方法100
5.6.3 試驗注意事項101
5.6.4 傾斜試驗實例101
5.7 船舶在各種裝載情況下浮態及初穩性的計算106
思考題108
第6章 大角穩性109
4.4 費爾索夫圖譜計算75
思考題77
第5章 初穩性套用78
5.1 小量載荷的移動對艦船浮態及初穩性的影響79
5.1.1 載荷的鉛垂移動79
5.1.2 載荷的水平橫向移動80
5.1.3 載荷的水平縱向移動82
5.1.4 載荷的任意移動84
5.2 裝卸載荷對艦船浮態及初穩性的影響86
5.2.1 裝卸小量載荷對艦船浮態和初穩性的影響86
5.2.2 裝卸大量載荷對艦船浮態和初穩性的影響90
5.3 懸掛載荷對艦船浮態及初穩性的影響92
5.4 自由液面對艦船初穩性的影響93
5.5 進出塢與擱淺96
5.5.1 進塢時艦船承受的最大反作用力和初穩性96
5.5.2 擱淺時艦船承受的最大反作用力和初穩性97
5.6 傾斜試驗99
5.6.1 傾斜試驗的原理99
5.6.2 試驗方法100
5.6.3 試驗注意事項101
5.6.4 傾斜試驗實例101
5.7 船舶在各種裝載情況下浮態及初穩性的計算106
思考題108
第6章 大角穩性109
6.1 靜穩性曲線110
6.1.1 靜穩性曲線110
6.1.2 船形穩性臂插值曲線112
6.2 外力作用下艦船的傾斜114
6.1.1 靜穩性曲線110
6.1.2 船形穩性臂插值曲線112
6.2 外力作用下艦船的傾斜114
6.2.1 靜傾斜力矩作用下艦船傾斜角確定114
6.2.2 動傾力矩作用下艦船傾斜角確定115
6.2.3 動穩性曲線及其套用117
6.3 靜穩性曲線的特徵122
6.3.1 靜穩性曲線特徵122
6.3.2 初穩性與大角穩性的關係124
6.4 載荷情況對大角穩性的影響125
6.4.1 載荷的移動125
6.4.2 載荷的增減126
6.4.3 自由液面的影響127
6.5 船型要素對大角穩性的影響129
6.5.1 乾舷高度對穩性的影響129
6.5.2 船寬對穩性的影響129
6.5.3 進水角對穩性的影響130
6.5.4 其他船型要素對穩性的影響131
6.6 提高艦船穩性的措施和方法131
6.6.1 改善艦船穩性的措施131
6.6.2 保證艦船穩性的方法132
6.7 艦船抗風浪性計算134
6.7.1 風對艦船的作用135
6.7.2 風浪聯合作用138
6.7.3 艦船穩性規範的穩性校核方法139
6.8 艦船靜穩性曲線的計算法143
6.8.1 艦船等排水量穩性計算法143
6.8.2 艦船變排水量穩性計算法149
思考題154
第7章 不沉性155
7.1 浸水艙的分類及滲透係數156
7.1.1 浸水艙的分類156
7.1.2 滲透係數157
7.1.3 計算不沉性的兩種基本方法157
7.2 艙室浸水後艦船浮態與穩性的計算158
7.2.1 第一類艙室浮性與初穩性計算158
7.2.2 第二類艙室浮性與初穩性計算161
7.2.3 第三類艙室162
7.2.4 艙組浸水164
6.2.2 動傾力矩作用下艦船傾斜角確定115
6.2.3 動穩性曲線及其套用117
6.3 靜穩性曲線的特徵122
6.3.1 靜穩性曲線特徵122
6.3.2 初穩性與大角穩性的關係124
6.4 載荷情況對大角穩性的影響125
6.4.1 載荷的移動125
6.4.2 載荷的增減126
6.4.3 自由液面的影響127
6.5 船型要素對大角穩性的影響129
6.5.1 乾舷高度對穩性的影響129
6.5.2 船寬對穩性的影響129
6.5.3 進水角對穩性的影響130
6.5.4 其他船型要素對穩性的影響131
6.6 提高艦船穩性的措施和方法131
6.6.1 改善艦船穩性的措施131
6.6.2 保證艦船穩性的方法132
6.7 艦船抗風浪性計算134
6.7.1 風對艦船的作用135
6.7.2 風浪聯合作用138
6.7.3 艦船穩性規範的穩性校核方法139
6.8 艦船靜穩性曲線的計算法143
6.8.1 艦船等排水量穩性計算法143
6.8.2 艦船變排水量穩性計算法149
思考題154
第7章 不沉性155
7.1 浸水艙的分類及滲透係數156
7.1.1 浸水艙的分類156
7.1.2 滲透係數157
7.1.3 計算不沉性的兩種基本方法157
7.2 艙室浸水後艦船浮態與穩性的計算158
7.2.1 第一類艙室浮性與初穩性計算158
7.2.2 第二類艙室浮性與初穩性計算161
7.2.3 第三類艙室162
7.2.4 艙組浸水164
7.2.5 逐步近似法165
7.2.6 艦船不沉性規範簡介168
7.3 可浸長度與許用艙長170
7.3.1 計算可浸長度的基本原理171
7.3.2 可浸長度曲線的計算171
7.3.3 許用艙長175
7.4 艦船破損後應採取的措施176
7.4.1 限制水的漫延———抗沉原則之一177
7.4.2 破損艦船的扶正———抗沉原則之二177
7.4.3 艦船負初穩性的處理———抗沉原則之三182
思考題183
第8章 艦船下水計算184
8.1 艦船縱向下水裝置185
8.2 下水階段的劃分與分析186
8.2.1 第一階段186
8.2.2 第二階段187
8.2.3 第三階段189
8.2.4 第四階段190
8.3 下水曲線計算191
8.3.1 艦船規範中下水計算內容簡介191
8.3.2 艦船下水曲線圖192
8.3.3 下水曲線計算193
8.4 下水後艦船浮態的確定和穩性校核195
8.4.1 下水後艦船浮態的確定196
8.4.2 下水後艦船穩性校核198
思考題199
第9章 潛艇的浮性200
9.1 潛艇上浮和下潛原理201
9.1.1 潛艇的有關基本知識201
9.1.2 作用在潛艇上的力202
9.1.3 潛艇上的上浮和下潛204
9.2 潛艇的浮態及其表示法205
9.2.1 坐標系205
9.2.2 浮態及其表示法206
9.3 潛艇的平衡方程208
9.3.1 潛艇的平衡條件208
9.3.2 水上狀態平衡方程式209
9.3.3 水下狀態平衡方程式209
9.4 排水量分類與靜水力曲線211
9.4.1 潛艇排水量的分類211
9.4.2 潛艇靜水力曲線212
9.4.3 排水量和浮心坐標的計算———查靜水力曲線法213
9.5 潛艇固定浮容積及容積中心位置的計算214
9.5.1 耐壓艇體容積及容積形心計算214
9.5.2 耐壓附屬體216
9.5.3 非耐壓附屬體216
9.6 儲備浮力和下潛條件217
9.6.1 儲備浮力217
9.6.2 潛艇的潛浮和下潛條件219
9.7 剩餘浮力及載荷補償221
9.7.1 潛艇的剩餘浮力和剩餘力矩221
9.7.2 影響剩餘浮力變化的因素222
9.7.3 載荷補償和艇內載荷變化224
9.8 均衡計算227
9.8.1 均衡計算原理、目的和時機227
9.8.2 均衡計算的具體方法227
7.2.6 艦船不沉性規範簡介168
7.3 可浸長度與許用艙長170
7.3.1 計算可浸長度的基本原理171
7.3.2 可浸長度曲線的計算171
7.3.3 許用艙長175
7.4 艦船破損後應採取的措施176
7.4.1 限制水的漫延———抗沉原則之一177
7.4.2 破損艦船的扶正———抗沉原則之二177
7.4.3 艦船負初穩性的處理———抗沉原則之三182
思考題183
第8章 艦船下水計算184
8.1 艦船縱向下水裝置185
8.2 下水階段的劃分與分析186
8.2.1 第一階段186
8.2.2 第二階段187
8.2.3 第三階段189
8.2.4 第四階段190
8.3 下水曲線計算191
8.3.1 艦船規範中下水計算內容簡介191
8.3.2 艦船下水曲線圖192
8.3.3 下水曲線計算193
8.4 下水後艦船浮態的確定和穩性校核195
8.4.1 下水後艦船浮態的確定196
8.4.2 下水後艦船穩性校核198
思考題199
第9章 潛艇的浮性200
9.1 潛艇上浮和下潛原理201
9.1.1 潛艇的有關基本知識201
9.1.2 作用在潛艇上的力202
9.1.3 潛艇上的上浮和下潛204
9.2 潛艇的浮態及其表示法205
9.2.1 坐標系205
9.2.2 浮態及其表示法206
9.3 潛艇的平衡方程208
9.3.1 潛艇的平衡條件208
9.3.2 水上狀態平衡方程式209
9.3.3 水下狀態平衡方程式209
9.4 排水量分類與靜水力曲線211
9.4.1 潛艇排水量的分類211
9.4.2 潛艇靜水力曲線212
9.4.3 排水量和浮心坐標的計算———查靜水力曲線法213
9.5 潛艇固定浮容積及容積中心位置的計算214
9.5.1 耐壓艇體容積及容積形心計算214
9.5.2 耐壓附屬體216
9.5.3 非耐壓附屬體216
9.6 儲備浮力和下潛條件217
9.6.1 儲備浮力217
9.6.2 潛艇的潛浮和下潛條件219
9.7 剩餘浮力及載荷補償221
9.7.1 潛艇的剩餘浮力和剩餘力矩221
9.7.2 影響剩餘浮力變化的因素222
9.7.3 載荷補償和艇內載荷變化224
9.8 均衡計算227
9.8.1 均衡計算原理、目的和時機227
9.8.2 均衡計算的具體方法227
